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精密仪器课程设计报告 中北大学 精密仪器零件设计课程设计说明书 06-07学年第二学期 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名： 班级学号： 课程设计题目：一级减速机装置设计 迄止日期：2022年6月16日2022年6月30日指导教师：侯文郑浩鑫 系主任：郝晓剑 一. 传动方案的拟定及说明 （1）工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm 二. 电动机的选择 1电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y （IP44）系列的电动机。 2电动机容量的选择 1）工作机所需功率 Pw =FV/1000×W =1.56×2/1000×0.885=3.25 kW 其中W=0.972×0.982×0.992×0.96=0.885 2）电动机的输出功率 PdPw/=3.65Kw 3电动机转速的选择 按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=824。故电动机转速的可选范围为: n筒=（824）×76.43=764.322292.96 r/min 符合这一范围的同步转速有1000、和1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1500r/min 。 4电动机型号的确定 由表201查出电动机型号为Y112M-4,其额定功率为4kW，满载转速1440r/min。基本符合题目所需的要求。 三. 计算传动装置的运动和动力参数 传动装置的总传动比及其分配 1计算总传动比 由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为： in m/n w=1440/95.54=15.07 2. 分配各级传动比：齿轮：i齿轮=5 带：i带=3.02 3. 计算各轴转速（r/min） nI=n电机=1440r/min nII=nI/i带=1440/3=480(r/min) nIII=nII/i齿轮=480/5=96(r/min) 4. 计算各轴的功率（KW） PI=P工作=3.65KW PII=PI×带=2.4×0.96=3.54KW PIII=PII×轴承×齿轮=3.40KW 5. 计算各轴扭矩（N?;mm） TI=Td×1=24.2 N?;mm TII= TI/ i 带带=69.7N?;mm TIII= i 带/齿轮i 齿轮=338.1 N?;mm 四. 传动件设计计算 1 选精度等级、材料及齿数 1）材料及热处理； 选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。 2. 皮带轮传动的设计计算 选择普通V 带截型 由课本P83表5-9得：kA=1.2 PC=KAP=1.2×3=3.9KW 由课本P82图5-10得：选用A 型V 带 2）精度等级选用7级精度； 3. 大小齿轮的选择 1）试选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z2101； 2）试算小齿轮分度圆直径d1=mz1=2.5×20=50 mm 试算大齿轮分度圆直径d2= mz2=2.5×101=252.5 mm 3）计算齿宽b 及模数m B1=d ×d1=1×50mm=50mm B2=d ×d2=1×55mm=55mm 3）设计计算 m 3 2202268.0·62 .120229188.014cos 96.12?=2.4 m=2.5 3. 几何尺寸计算 4）计算中心距 a=m/2（Z1+Z2）=2.5×（20+101）=151.25mm 5）结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm ，而又小于500mm ，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 五. 轴的设计计算 II 轴： 1初步确定轴的最小直径 d 3 0N P A 22.3mm 1）拟定轴上零件的装配方案 i.I-II段轴用于安装轴承，取直径取45mm。 ii.II-III段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径取55mm。iii.III-IV段取齿轮直径50mm。 iv.IV段分安装轴承，直径取45mm。 v.V段直径取35mm。 vi.VI段直径取25mm。 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1.I-II段轴承宽度为2 2.75mm，所以长度为19mm。 2.II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙,长度为10mm。 3.III-IV段为小齿轮，长度必须配合小齿轮宽度55mm。 4.IV段配合轴承，长度取19mm。 5.V-VI段取60mm。 6.总长取223 mm 2精确校核轴的疲劳强度： 其中a=89.5mm,b=c=47mm 已知：T= 69.7N·m, ；大齿轮节圆直径 d = 50mm ；轴的材料45钢，调质；B=600 MPa （1）决定作用在轴上的载荷： FRBH= 2T d =2788N=Ft 径向力: Fr=Ft tg0=1014.75N （2）决定支点的反作用力及弯曲力矩： 水平弯矩图: FRBH =FRCH= FtC (b+c) =1394N 则截面1-1的弯曲力矩: M1H= FRBH×b=65518N·mm 垂直弯矩图: FRCV =FRBV= FrC (b+c) =507.375N 截面1-1的弯曲力矩: M 1H = FRBV×b=23846.63N·mm 合成弯矩: M 1 =69722.81N·mm 轴上的转矩图: T=69.7 N·m 画出当量弯矩图: 已知轴的材料为45钢，调质，其B =700MPa，查表得1B =65MPa 0B = 110MPa =1B/ 0B =0.59 轴截面1-1处的当量弯矩： M1=69723.22N·mm 截面1-1：-1b= M1 0.1d3 =5.57MPa-1b 故轴的选用安全。 III 轴： 1 初步确定轴的最小直径 d 3 N P A =37.7mm 2轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径： a) I-II 段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm 的圆角，即该段直径取50mm ；长度取20mm b) II-III 为轴肩，长度取12.5mm ；直径取60mm c) III-IV 段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm 的圆角，经标准化，长度取50mm ；直径取55mm d) IV-V 段长度取33mm ；直径取50mm e) V-VI 段长度取45mm ；直径取49mm f) VI-VII 端连接输出轴段长度取82mm ；直径取38mm 3. 精确校核轴的疲劳强度： T=338.1 N ·m d= 252.1 a=101mm b=c= 47.75mm 0 = 20度 = 0.59 -1b =65MPa 其图形同II 轴: 圆周力: Ft = 2T d =2678.02N 径向力: Fr=Ft ×tg 0= 974.72N 水平面弯矩：FRBH =FRCH= FtC (b+c) =1339N M1H= FRBV ×b=63937.25 N ·mm 垂直面弯矩：FRCV =FRBV= FrC (b+c) =487.36N M 1H = FRCV ×c=23271.44 N ·mm 合成弯矩： M 1=68040.66 N ·mm 转矩: T=338.1 N ·m 当量弯矩： M1=68041.07 N ·mm 截面1-1: -1b= M1 0.1d3 =5.44 MPa -1b- 轴III 满足强度校核 六.滚动轴承的选择及计算 II 轴： 1求两轴承受到的径向载荷 2、轴承N210E 的校核 1）径向力 5.1682 121=+=V H r F F F 2）派生力 N Y F F rA dA 7.522= ，N Y F F rB dB 7.522= 3）轴向力 由于dA dB a F N F F >=+=+7.2757.522231， 所以轴向力为223=aA F ，7.52=aB F 4）当量载荷 由于 e F F rA aA >=32.1，e F F rB aB ?= II 轴： 3、轴承30307的校核 1）径向力 N F F F V H rA 5.14182 121=+= N F F F V H rb 5.6032222=+= 2）派生力 N Y F F rA dA 4432= ，N Y F F rB dB 1892= 3）轴向力 由于dA dB a F N F F >=+=+10811898921， 所以轴向力为N F aA 638=，N F aB 189= 4）当量载荷 由于 e F F rA aA >=45.0，e F F rB aB ?= 七. 键连接的选择及校核计算 由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为MPa p 110=，所以上述键皆安全。 八.联轴器的选择 由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。 二、 高速轴用联轴器的设计计算 由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为5.1=A K ， 计算转矩为m N T K T A ca ?=?=7.598.395.11 所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4（GB4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL5（GB4323-84） 其主要参数如下： 材料HT200 公称转矩m N T n ?=125 轴孔直径mm d 381=，mm d 252= 轴孔长mm L 82=，mm L 601= 装配尺寸mm A 45= 半联轴器厚mm b 38= 九.减速器附件的选择 通气器 由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5 油面指示器 选用游标尺M16 起吊装置 采用箱盖吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 选用外六角油塞及垫片M16×1.5 十. 润滑与密封 一、齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。 二、滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 三、润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。 四、密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。 密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 设计小结 由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。 参考资料目录 1机械设计课程设计，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995年12月第一版； 2机械设计（第七版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2022年7月第七版； 3简明机械设计手册，同济大学出版社，洪钟德主编，2022年5月第一版； 4减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编，2022年6月第一版； 5工程机械构造图册，机械工业出版社，刘希平主编 6机械制图（第四版），高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2022年8月第四版； 7互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2022年1月第四版。
